第3章受压构件.ppt

1、第第3 3章章 无筋砌体结构构件承载力计算无筋砌体结构构件承载力计算3.1 3.1 受受 压压 构构 件件3.1.1 轴心受压短柱轴心受压短柱高厚比高厚比 的轴心受压构件。的轴心受压构件。轴心受压短柱的承载力计算公式：轴心受压短柱的承载力计算公式：砌体的抗压强度平均值；砌体的抗压强度平均值；构件的截面面积。构件的截面面积。3.1.2 轴心受压长柱轴心受压长柱附加弯矩引起的侧向挠曲变形不能忽略，构件承载力下降。附加弯矩引起的侧向挠曲变形不能忽略，构件承载力下降。轴心受压长柱承载力：轴心受压长柱承载力：-长柱发生纵向弯曲破坏时的临界应力；长柱发生纵向弯曲破坏时的临界应力；长柱承载力长柱承载力短柱承

2、载力短柱承载力只与砂浆强度只与砂浆强度 有关的系数。有关的系数。3.1.3 偏心受压短柱偏心受压短柱1 破坏特征：破坏特征：高厚比高厚比 的偏心受压构件。的偏心受压构件。由于砌体的弹塑性性能，构件边缘最大压应力及最大压应变由于砌体的弹塑性性能，构件边缘最大压应力及最大压应变均大于轴心受压构件。均大于轴心受压构件。偏心受压短柱承载力较轴心受压短柱明显下降偏心受压短柱承载力较轴心受压短柱明显下降2 偏心受压短柱承载力计算公式：偏心受压短柱承载力计算公式：建立建立 的公式：的公式：按材料力学公式建立按材料力学公式建立没有考虑砌体的弹塑性性能和破坏时边缘没有考虑砌体的弹塑性性能和破坏时边缘应力的提高，

3、计算值均小于实验值。应力的提高，计算值均小于实验值。矩形截面矩形截面T形截面形截面砌体规范砌体规范进行修正：进行修正：与试验值符合较好，与试验值符合较好，见图见图。T形截面折算厚度，形截面折算厚度，3.1.4 偏心受压长柱偏心受压长柱需考虑纵向弯曲产生的附加弯矩对构件承需考虑纵向弯曲产生的附加弯矩对构件承载力的影响，偏心受压长柱较偏心受压短载力的影响，偏心受压长柱较偏心受压短柱承载力下降。柱承载力下降。偏心受压长柱承载力公式：偏心受压长柱承载力公式：式中：式中：T形截面只需以折算厚度形截面只需以折算厚度 代替代替代入代入代入代入轴心受压长柱：轴心受压长柱：偏心受压短柱：偏心受压短柱：轴心受压短

4、柱：轴心受压短柱：偏心受压长柱：偏心受压长柱：对于轴心受压和偏心受压对于轴心受压和偏心受压h分别应怎样考虑？分别应怎样考虑？3.1.5 无筋砌体受压构件承载力计算无筋砌体受压构件承载力计算1 轴心受压、偏心受压、长柱、短柱统一的承载力公式：轴心受压、偏心受压、长柱、短柱统一的承载力公式：2 受压构件承载力计算应注意的问题受压构件承载力计算应注意的问题 针对不同的砌体材料对构件高厚比进行修正针对不同的砌体材料对构件高厚比进行修正矩形截面矩形截面T形截面形截面h-矩形截面轴向力偏心方向矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截的边长，当轴心受压时为截面较小边长。面较小边长。对矩形截面构件，当轴

5、向力偏心方向的截面边长大于另一对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向，方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向，按轴心受压进行验算。按轴心受压进行验算。轴向力的偏心距不应超过规定限值轴向力的偏心距不应超过规定限值当偏心受压构件的偏心距超过规范规定的允许值，可采用设当偏心受压构件的偏心距超过规范规定的允许值，可采用设有中心装置的垫块或设置缺口垫块调整偏心距，也可增大截有中心装置的垫块或设置缺口垫块调整偏心距，也可增大截面尺寸、改变结构方案、采用组合砖砌体构件等措施。面尺寸、改变结构方案、采用组合砖砌体构件等措施。【例例3

6、.13.1】某房屋中截面尺寸为某房屋中截面尺寸为400mm400mm600mm600mm的柱的柱(独立柱，独立柱，且双排组砌且双排组砌)，采用，采用MU10MU10单排孔混凝土小型空心砌块和单排孔混凝土小型空心砌块和Mb5Mb5混混合砂浆砌筑，柱的计算高度合砂浆砌筑，柱的计算高度H H0 0=3.6m=3.6m，柱底截面承受的轴心压，柱底截面承受的轴心压力标准值力标准值N Nk k=220kN(=220kN(其中由永久荷载产生的为其中由永久荷载产生的为170kN170kN，已包括，已包括柱自重柱自重)。结构安全等级为二级设计使用年限年，施工质结构安全等级为二级设计使用年限年，施工质量控制等级为

7、量控制等级为B级。级。试计算柱底的承载力。试计算柱底的承载力。解：查表得砌块砌体的抗压强度设计值解：查表得砌块砌体的抗压强度设计值f=2.22MPaf=2.22MPa。因为因为A=0.4A=0.40.6=0.24m0.6=0.24m2 20.3m0.3m2 2，=0.7+A=0.7+0.24=0.94=0.7+A=0.7+0.24=0.94 1.13600/400=9.9独立柱，且双排组砌，故乘以强度降低系数独立柱，且双排组砌，故乘以强度降低系数0.7N=1.35SGK+1.410.7SQK=1.35170+0.9850=278.5kNNu【例例3.23.2】一一偏偏心心受受压压柱柱，截截面面

8、尺尺寸寸为为490620mm490620mm，柱柱计计算算高高度度 ，采采用用强强度度等等级级为为MU10MU10蒸蒸压压灰灰砂砂砖砖及及M5M5水水泥泥砂砂浆浆砌砌筑筑，柱柱底底承承受受轴轴向向压压力力设设计计值值为为N N160kN160kN，弯弯矩矩设设计计值值M M20kN.m20kN.m（沿沿长长边边方方向向），结结构构的的安安全全等等级级为为二二级级设设计计使使用用年年限限5050年年，施施工工质质量量控控制制等等极极为为B B级。试验算该柱底截面是否安全。级。试验算该柱底截面是否安全。【解解】(1)弯矩作用平面内承载力验算弯矩作用平面内承载力验算0.6y0.6310=186mm满

9、足规范要求。满足规范要求。MU10蒸压灰砂砖及蒸压灰砂砖及M5水泥砂浆砌筑，查表得水泥砂浆砌筑，查表得 1.2；由由及及查表得查表得查表得，查表得，MU10蒸压灰砂砖与蒸压灰砂砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体抗水泥砂浆砌筑的砖砌体抗压强度设计值压强度设计值f=1.5MPa。柱底截面承载力为：柱底截面承载力为：0.4651.01.5490620103211.9kN150kN。(2)弯矩作用平面外承载力验算弯矩作用平面外承载力验算 对较小边长方向，按轴心受压构件验算，此时对较小边长方向，按轴心受压构件验算，此时将将查表得查表得 0.8161.01.549062010-3371.9kN150kN则柱底截

10、面的承载力为则柱底截面的承载力为柱底截面安全。柱底截面安全。【例例3.33.3】如图所示带壁柱窗间墙，采用如图所示带壁柱窗间墙，采用MU10MU10烧结粘土砖、烧结粘土砖、M5M5的混合砂浆砌筑，计算高度的混合砂浆砌筑，计算高度H H0 05m5m，柱底承受轴向力设计柱底承受轴向力设计值为值为N N150kN150kN，弯矩设计值为弯矩设计值为 M M30kN.m30kN.m，施工质量控制等施工质量控制等级为级为B B级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安全？全？【解解】（1）计算截面几何参数计算截面几何参数截面面积截面面积 A200024

11、0490500725000mm2截面形心至截面边缘的距离截面形心至截面边缘的距离惯性矩惯性矩mm296108mm回转半径：回转半径：T型截面的折算厚度型截面的折算厚度 202707mm偏心距偏心距满足规范要求。满足规范要求。（2 2）承载力验算）承载力验算MU10烧结粘土砖与烧结粘土砖与M5混合砂浆砌筑，查表得混合砂浆砌筑，查表得 1.0；0.283代入公式得代入公式得0.930代入代入公式（公式（3-15）得）得=0.388查表得，查表得，MU10烧结粘土砖与烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体水泥砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值的抗压强度设计值f=1.5MPa。窗间墙承载力为窗间墙承载力为

12、0.3881.5725000103422kN150kN。承载力满足要求。承载力满足要求。【作作业业】一一偏偏心心受受压压柱柱（沿沿长长边边方方向向偏偏心心），截截面面尺尺寸寸为为370490mm370490mm，柱柱计计算算高高度度 ，采采用用强强度度等等级级为为MU20MU20烧烧结结粉粉煤煤灰灰砖砖及及M10M10混混合合砂砂浆浆砌砌筑筑。结结构构的的安安全全等等级级为为二二级级，施施工工质质量量控控制制等等极极为为B B级级。试试验验算算下下列列情情况该柱底截面是否安全：况该柱底截面是否安全：柱底承受轴向压力设计值为柱底承受轴向压力设计值为N N210kN210kN，e e=75mm=7

13、5mm；柱底承受轴向压力设计值为柱底承受轴向压力设计值为N N160kN160kN，e e=140mm=140mm。T型截面作业：某单层厂房纵墙窗间墙截面尺寸如图所示，计型截面作业：某单层厂房纵墙窗间墙截面尺寸如图所示，计算高度算高度H0=7.2m，采用，采用MU15混凝土普通砖、混凝土普通砖、Mb7.5混合砂浆混合砂浆砌筑，施工质量控制等级为砌筑，施工质量控制等级为 B级，承受轴向力设计值级，承受轴向力设计值N=600KN，弯矩设计值，弯矩设计值M=70KN.m（偏心压力偏向翼缘一侧）（偏心压力偏向翼缘一侧），验算该窗间墙的承载力是否满足要求。，验算该窗间墙的承载力是否满足要求。150024

14、0400370单位：单位：mm3.2 局局 部部 受受 压压梁端支承处局部受压面上压应力的分布与梁的刚度和支座构造梁端支承处局部受压面上压应力的分布与梁的刚度和支座构造有关。墙梁和过梁与其上的砌体共同工作，刚度很大弯曲变形有关。墙梁和过梁与其上的砌体共同工作，刚度很大弯曲变形小，可认为梁底压应力均匀分布。小，可认为梁底压应力均匀分布。（1）局部受压）局部受压中心局压中心局压中部局压中部局压端部局压端部局压边缘局压边缘局压角部局压角部局压砌体局部不均匀受砌体局部不均匀受压压（2 2）砌体局部受压的三种破坏形态）砌体局部受压的三种破坏形态因因纵纵向向裂裂缝缝的的发发展展而而破破坏坏：在在局局部部压

15、压力力作作用用下下 有有纵纵向向裂裂缝缝，斜斜向向裂裂缝缝，其其中中部部分分裂裂缝缝逐逐渐渐向向上上或或向向下下延延伸伸并并在在破破坏时连成一条主要裂缝（坏时连成一条主要裂缝（图图a a)；（先裂后坏）；（先裂后坏）劈劈裂裂破破坏坏：在在局局部部压压力力作作用用下下产产生生的的纵纵向向裂裂缝缝少少而而集集中中，且且初初裂裂荷荷载载与与破破坏坏荷荷载载很很接接近近，在在砌砌体体局局部部面面积积大大而而局局部部受受压压面面积积很很小小时时，有有可可能能产产生生这这种种破破坏坏形形态态（图图b b)；（一裂即坏）（一裂即坏）设计应避免设计应避免 与与垫垫板板接接触触的的砌砌体体局局部部破破坏坏：墙墙

16、梁梁的的墙墙高高与与跨跨度度之之比比较较大大，砌砌体体强强度度较较低低时时，有有可可能能产产生生梁梁支支承承附附近近砌砌体体被被压压碎碎的现象（的现象（图图c c)。（未裂先坏）。（未裂先坏）返回3.2.1 砌体局部均匀受压砌体局部均匀受压1 局部抗压强度提高系数局部抗压强度提高系数局部抗压强度提高的原因局部抗压强度提高的原因原因原因1：套箍强化：套箍强化原原因因2：由由于于砌砌体体搭搭错错砌砌筑筑，局局部部压压力力迅迅速速向向未未直直接接受受压压砌砌体体扩扩散散，从从而而使使单单位位面面积积上上的的应应力力很很快快变变小小，使使局局压提高。压提高。当砌体抗压强度为当砌体抗压强度为 时，局部抗压强度可取为时，局部抗压强度可取为 ，称为砌体抗压强度提高系数，计算公式为：称为砌体抗压强度提高系数，计算公式为：2 影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强度的计算面积3 砌体截面中受局部均匀压力时的承载力计算砌体截面中受局部均匀压力时的承载力计算【例例3.43.4】一钢筋混凝土柱截面尺寸为一钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm250mm250mm250mm，支承支承在厚为在厚为370mm370mm